レイヤー 2 スイッチとレイヤー 3 スイッチ

レイヤ2スイッチングとは何ですか?

レイヤ 2 という用語は、オープンシステムインターコネクト (OSI) モデルは、ネットワーク通信を説明および記述するための参照モデルです。これは、LAN 上のデバイスと MAC アドレスを使用してネットワークをセグメント化するプロセスです。スイッチとブリッジは主にレイヤ 2 スイッチングに使用されます。これらは、大きなサイズの衝突ドメインを別の小さな衝突ドメインに分割するのに役立ちます。

レイヤー 2 の CISCO スイッチはブリッジに似ています。レイヤー 2 (主に MAC サブレイヤー) でネットワークを相互接続し、ブリッジとして動作します。システム間でフレームを転送するためのテーブルを構築します。

レイヤ 2 イーサネットスイッチは、ネットワーク層のヘッダー情報の評価にそれほど時間がかからないため、ルーターと比較して高速です。代わりに、フレームのハードウェアアドレスを確認する必要があります。これは、転送、フラッド、ドロップなど、どのようなアクションを実行する必要があるかを判断するのに役立ちます。

レイヤ 3 スイッチングとは何ですか?

レイヤ 3 スイッチは、スイッチングに加えてルーティング機能も実行するスイッチです。クライアントコンピューターには、リモートサブネットへのレイヤー 3 接続用のデフォルトゲートウェイが必要です。

このタイプの層は、スイッチとルーターの機能を組み合わせるのに役立ちます。同じサブネットまたは仮想 LAN 上にあるデバイスを接続するスイッチとして機能します。

このタイプの CISCO ネットワークスイッチは、ルーティングプロトコルをサポートします。着信パケットを検査し、送信元アドレスと宛先アドレスに基づいてルーティングを決定します。このようにして、レイヤー 3 スイッチはスイッチとルーターの両方の役割を果たします。

レイヤ 2 スイッチングはどのように機能しますか?

以下は、スイッチが D1、D2、D3、および D4 と呼ばれる XNUMX つのホストデバイスに接続されているネットワークの例です。

D1 は、D2 に初めてデータパケットを送信したいと考えています。
D1 は、初めて通信するため、D2 の IP アドレスを知っています。ただし、受信側ホストの MAC (ハードウェア) アドレスはわかりません。
したがって、D1 は ARP を使用して D2 の MAC アドレスを検出します。
レイヤスイッチは、D1 が接続されているポートを除くすべてのポートに ARP リクエストを送信します。
D2 は、ARP 要求を受信すると、その MAC アドレスを含む ARP 応答メッセージに応答します。 D2 は D1 の MAC アドレスも収集します。
ここで、スイッチは上記のメッセージを利用して、どの MAC アドレスがどのポートに割り当てられているかを学習します。
同様に、D2 も ARP メッセージで MAC アドレスを送信します。スイッチは D2 の MAC アドレスを取得し、それを MAC アドレステーブルに保存します。
また、ARP 要求メッセージで切り替えるために D1 によって送信された D1 の MAC アドレスもアドレステーブルに保存します。
したがって、D1 が D2 にデータを送信したいときは常に、スイッチはテーブルをチェックし、それを D2 の他の宛先ポートに転送します。
同様に、レイヤースイッチは、接続している各ホストのハードウェアアドレスを維持し続けます。

レイヤ2スイッチングの機能

レイヤ 2 スイッチングの重要な機能は次のとおりです。

MAC アドレスは、すべての受信フレームの送信元アドレスからわかります。
ブリッジとスイッチは STP を使用して相互に通信し、ブリッジングループを解消します。
未知の場所向けに設計されたフレームは、フレームを受信したポートを除くすべてのポートにオーバーフローします。
トランスペアレントブリッジと同じ機能を実行します。
フレームは、特定用途向け集積回路 (ASIC) として知られる特殊なハードウェアを使用して転送されます。
レイヤ 2 スイッチは、送信元ネットワークから宛先ネットワークまでデータフレームを再配置するスイッチング機能も実行します。
レイヤ 2 スイッチは、複雑な LAN (ローカルエリアネットワーク) を小規模に分割します。 VLAN ネットワーク。

レイヤ3スイッチングの機能

レイヤ 3 スイッチングの重要な機能は次のとおりです。

論理アドレス指定に基づいてパスを定義する
セキュリティを提供する
レイヤ XNUMX チェックサムを実行する
オプション情報を処理して応答する
簡単なネットワーク管理を更新できます
情報ベース (MIB) 情報

レイヤ 2 スイッチのアプリケーション

レイヤ 2 スイッチの重要なアプリケーションをいくつか紹介します。

物理的に接続せずに、送信元から同じ VLAN 内にある宛先にデータフレームを送信できます。
IT企業のサーバーを一か所に集中配置できます。他の場所にあるクライアントは待ち時間なしでデータリンク層にアクセスできるため、サーバーのコストと時間を節約できます。
企業は、インターネット接続なしでレイヤー 2 スイッチを使用して同じ VLAN 上にホストを構成することで、内部通信にも使用しました。
ソフトウェア専門家も、ツールを XNUMX つのサーバーの場所に集中させて共有するためにこれらのスイッチを使用します。

レイヤ 2 スイッチとレイヤ 3 スイッチの違い

レイヤ 2 スイッチングとレイヤ 3 スイッチングの重要な違いをいくつか示します。

層2	層3
レイヤ 2 スイッチングは、ローカルネットワーク上のトラフィックを削減するために使用されます。	主に VLAN を実装するために使用されます。
レイヤ 2 では、スイッチングパケットは送信元ポートから宛先ポートに再ルーティングされます。	レイヤ 3 スイッチングでは、スイッチは、データパケットを宛先ポートに送信するための最適なルートを見つける前に、少し時間をかけてデータパケットをチェックします。
レイヤ 2 は、アドレス解決プロトコル (ARP) を使用して、他のデバイスの MAC アドレスを検出します。	レイヤ 3 デバイスは、仮想 LAN (VLAN) 内のルーティングに IP アドレスを利用します。
レイヤ 2 スイッチには、あるポートから別のポートにパケットをスイッチングする傾向が少しあります。	レイヤ 3 スイッチングは、デバイスがネットワークの外側でも通信できるようにします。
レイヤ 2 スイッチは、MAC アドレスのテーブルを見つけて維持することによって単純なスイッチングを行います。	レイヤ 3 スイッチは、データパケットをルーティングするように設計された特殊なデバイスです。 IPアドレス.

レイヤ 2 とレイヤ 3 スイッチの比較

Item	レイヤー2スイッチ	レイヤー3スイッチ
ルーティング機能	Macアドレスのみ	スタティックルーティングやダイナミックルーティングなどの上位ルーティングをサポートし、
IP アドレスに基づく VLAN タグ付け	いいえ	あり
VLAN間	いいえ	あり
アプリケーション	純粋なレイヤー 2 ドメイン	複数のアクセススイッチを集約

レイヤ2スイッチングの利点

レイヤ 2 スイッチングスイッチの長所/利点は次のとおりです。

一意のパケットに基づいてパケットを転送するのに役立ちます MACアドレス
セットアップや管理は提供されません
低コストで迅速に導入できる
L2 スイッチのフローアカウンティング機能
低遅延とセキュリティの向上

レイヤ3スイッチングの利点

レイヤ 3 スイッチングの長所と利点は次のとおりです。

L3 は仮想 LAN 間のルーティングをサポートします。
障害の分離を改善します。
セキュリティ管理を容易にします。
ブロードキャストトラフィック量を削減します。
各 VLAN 間に個別のルーターが必要ないため、VLAN の構成プロセスが容易になります。
ルーティングテーブルを分離すると、トラフィックがより適切に分離されます。
フローアカウンティングと高速な拡張性を提供します。
パケットがルーターを通過するために余分なホップを行わないため、ネットワーク遅延が低くなります。

レイヤ 2 スイッチングの制限

レイヤ 2 スイッチングの短所と欠点は次のとおりです。

レイヤ 2 スイッチは衝突ドメインを正しく分割する必要があります。
デフォルトではブロードキャストドメインを分割しません。
L2 スイッチでは、パケットの転送中にインテリジェンスを実装することはできません。
スイッチングまたは IP アドレスベースのルーティングの実行には役立ちません。
VoIP ユーザーに必要な帯域幅を保証することはありません

レイヤ 3 スイッチングの制限